海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗研究

海上风电柔性直流送出是目前柔性直流输电领域的研究热点,损耗是柔性直流换流站的一个重要技术指标,关系着柔性直流系统的输电效率和换流阀的设计。针对输电容量为1000 MW的海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗特性,研究了换流阀损耗的计算方法和关键计算参数的获取方法,计算得到了换流阀损耗的组成和±320 kV/1000 MW海上风电柔性直流送出工程送/受端换流站换流阀的损耗率。同时,研究了联接变压器阀侧三次谐波注入、换流器调制比和直流极线电压对换流阀损耗率的影响,结果表明:在联接变压器阀侧注入三次谐波和增大换流器调制比可减小换流阀损耗率;在相同输送容量的前提下,增大直流极线电压可减小换流阀损耗率。     

全桥MMC柔性直流输电系统冗余度优化方法

柔性直流输电系统中,模块化多电平(MMC)换流阀冗余度与阀损耗、可靠性有着密切的联系。本文分析了MMC换流阀的工作原理,推导出全桥MMC换流阀损耗率、供电可靠性关于冗余度的解析表达式。分析表明,随着换流阀冗余度的提高,可靠性逐渐升高,但损耗也会加大。为了兼顾MMC换流阀的经济性和供电可靠性,本文采用遗传算法对换流阀的冗余度进行优化,通过线性加权和法得到综合目标函数,根据工程经验赋取权值。采用直流母线电压±800k V、额定容量5000MV·A进行计算,得到最佳冗余度为0.055。     

考虑系统损耗的MMC换流阀冗余配置策略

模块化多电平换流阀具有扩展性强、响应速度快等优点,现已成为柔性直流输电工程建设的首选。其可靠性关系到整个输电系统的安全运行,而损耗特性则关系到输电系统的经济运行。为了提高柔性直流输电系统的可靠性,对换流阀一般会设置一定的冗余度,但过高的冗余度又会带来严重的损耗。基于以上考虑,分析了冗余度与可靠性、损耗的关系,推导了其数学解析表达式。然后,提出了一种基于多目标优化的MMC换流阀冗余度优化配置方法,使得柔性直流输电系统能兼顾可靠性和损耗。最后通过工程算例对所提出的方法进行了验证,表明采用所提出的方法能提高柔性直流输电系统的综合性能。     

换流变压器损耗现场测试影响因素及仿真

换流变压器是高压直流输电系统的核心设备,其损耗将会对直流输电系统的稳定性产生影响,因而备受关注。因此,首先探究了换流变压器空负载损耗的影响因素,并利用Matlab软件的Simulink平台进行了仿真分析。仿真结果表明:对于换流变压器的空载损耗,谐波次数和谐波电压畸变率的增加使得空载损耗下降,但下降幅度较小,其中5、7次谐波对空载损耗的影响最大;对于换流变压器的负载损耗,谐波次数和谐波电流畸变率的增加使得负载损耗增加,幅度较大,且谐波次数和畸变率对负载损耗的影响远大于空载损耗。然后,提出了适用于换流变压器现场测量的含附加电阻的换流变压器谐波等值电路,利用谐波损耗新模型与常规谐波等效电路对换流变压器谐波损耗进行计算,并将计算结果与IEC方法的计算结果进行对比,对比结果验证了新模型的合理性。根据本文提出的方法,可以对换流变压器损耗现场测试结果进行校正,因此对换流变压器的现场试验具有重要的工程意义。     

基于谐波电流时域分段算法的换流站损耗评估

介绍了换流阀损耗和换流变压器损耗的计算方法。根据IEC 61803中的损耗计算模型,采用时域分段法计算谐波,开发出换流站损耗分析软件。换流站损耗算例分析显示,用时域分段法精确算得的谐波电流对直流侧换流阀及平波电抗器的损耗计算值影响不大,但对交流侧的换流变压器损耗计算值影响则较明显。     

换流变压器基波及谐波作用下损耗分布与特性的研究

换流变压器在实际运行中承受交直流复合电压,其绕组内部含有较高的谐波分量.谐波电流会影响换流变压器内部磁场从而产生谐波损耗.对此,本文搭建了400 kV换流变压器三维电磁瞬态仿真模型,对换流变压器谐波对于损耗的影响进行了研究,并通过对比试验数据验证模型的可靠性.以含谐波分量的电流作为激励,本文分别将各次谐波叠加在基波电流上进行了损耗计算.通过对比各次谐波电流叠加基波电流作为激励时换流变压器铁心、绕组以及结构件的损耗分布,总结了谐波对于换流变压器内部损耗的影响机理.     

基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的直流输电系统仿真研究

为揭示自耦补偿与谐波屏蔽(新型)换流变压器电磁暂态瞬变过程,模拟直流输电系统中新型换流变压器网侧与阀侧端口电压、电流的输入、输出特性以及交直流之间的相互 作用,利用仿真软件Matlab分别建立了用于6脉动与12脉动直流输电系统的新型换流变压器仿真模型,并将其应用到直流输电系统动态仿真中。仿真结果表明：新型换流变压器取代传统换流变压器在一定程度上优化了直流输电系统的结构,通过对变压器第三绕组的零阻抗设计及绕组抽头处滤波器参数的合理配置,既能降低换流变压器网侧谐波含量、有效减少谐波与无功对换流变压器的损耗,又改善了换流变压器阀侧的线电压与相电流,有利于换流器可靠换相与正常运行。     

自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究

针对传统换流变压器和滤波方式存在的问题,对一种新型的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器进行研究.该换流变压器阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;其延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,可减少换流器换向时的电流冲击;在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器巧妙的零阻抗设计,可以在阀侧实现无功补偿,可实现网侧绕组中无5、7、11、13次特征谐波,即谐波屏蔽.仿真结果表明论文的理论分析正确;这种新型换流变压器可大大减少网侧绕组中的谐波含量,降低谐波在变压器中引起的损耗和噪音,同时可降低换流变压器的设计容量和绝缘设计的难度,将有很好的应用前景.     

MMC柔性直流输电系统换流阀开关频率优化方法

柔性直流输电系统一般采用模块化多电平MMC（modular multi-level converter）换流阀,换流阀开关频率的大小与系统损耗及交流侧谐波含量密切相关。推导了MMC开关频率与系统损耗及开关频率与柔性直流输电系统交流侧谐波含量的数学表达式;分析了MMC开关频率对系统损耗及交流侧谐波的影响规律。在此基础上,为了兼顾柔性直流输电系统的损耗和电能质量,采用遗传算法对开关频率进行了优化设计,根据工程经验对不同的优化目标赋予权值,根据国标要求设置了谐波和损耗的约束条件。仿真算例分析表明,采用优化的开关频率进行MMC变流控制时,柔性直流输电系统具有更佳的性能。     

新型换流变压器谐波损耗的计算与分析

谐波损耗的计算对新型换流变压器的广泛应用有着重要意义.基于新型换流变压器的损耗及计算分析,提出一种计算谐波损耗的计算方法.该方法借助谐波影响下变压器的等效电路,通过Matlab建立仿真模型,利用叠加、曲线拟合原理,推导出了新型换流变压器谐波损耗的计算公式.最后,以新型换流变压器在株洲化工厂应用前后数据对比,证明新型换流...